[論文レビュー] A 1.4 GHz radio continuum and polarization survey at medium Galactic latitudes: I. Observation and reduction technique

B. Uyanıker, E. Fuerst+3 more|ArXiv.org|Jul 2, 1998

Radio Astronomy Observations and Technology被引用数 27

ひとこと要約

本論文は、中程度の銀河座標緯度（|b| ≤ 20°）における1.4 GHz帯の電波連続スペクトルおよび偏光の高感度サーベイを、エフェルスブルク100m電波望遠鏡を用いて実施した。全強度では15 mK T_Bの感度、偏光では8 mK T_Bの感度を達成し、空間分解能は9.35′であった。本研究では、距離に重みを置いた補間法（exp(−αℛ), α = 1, R = 6°）を用い、エフェルスブルクデータとドゥインゲルーン調査マップを統合することで、新たな絶対校正技術を提案した。この手法により、1%未満の不確実性で、機器に起因する偏光の影響を補正した正確なマップが得られた。

ABSTRACT

A radio continuum survey at medium Galactic latitudes with the Effelsberg 100-m telescope is being carried out at a centre frequency of 1.4 GHz in total power and linear polarization. Areas up to +/- 20 degree of Galactic latitude are now being observed at a sensitivity of 15 mK TB total intensity and 8 mK TB in linear polarization with an angular resolution of 9'35. This paper describes the observing and reduction technique applied which results in absolutely calibrated maps. The methods are illustrated by examples of images from the survey.

研究の動機と目的

• . エフェルスブルク100m電波望遠鏡を用いて、中程度の銀河座標緯度（|b| ≤ 20°）における高感度1.4 GHz電波連続スペクトルおよび偏光サーベイを実施すること。
• . 高分解能のエフェルスブルクデータと、絶対校正済みだが低分解能のドゥインゲルーン調査データを統合することにより、偏光測定における絶対校正の課題を克服すること。
• . エフェルスブルク観測における機器由来偏光を1%のレベルまで補正すること。
• . 高分解能のエフェルスブルクデータと大規模なドゥインゲルーンマップを組み合わせることで、コンパクトな電波源から薄く広がった銀河系構造を分離可能にすること。
• . 稀な低分解能基準データを用い、改善された補間手法を適用することで、偏光データの絶対校正手法を提供すること。

提案手法

• . 1.4 GHz帯で、エフェルスブルク100m電波望遠鏡の主焦点に設置された二重偏光Hらムト受信器を用いて観測を行い、1点あたり2秒の積分時間、システム温度は26 Kであった。
• . ストークスパラメータI、Q、Uは、同時に測定された左旋および右旋円偏光から得られ、Iは両成分の和として算出された。
• . エフェルスブルクマップの4′グリッドに合わせて、ドゥインゲルーン1.4 GHz偏光データ（U、Q、PI）を再グリッド化する際、核関数exp(−αℛ)（α = 1、R = 6°）を用いた距離加重補間法を適用した。
• . ドゥインゲルーンデータを用いて、エフェルスブルクマップの大規模偏光放射を校正し、ドゥインゲルーンマップ（36′ビームに畳み込み済み）と畳み込み済みエフェルスブルクマップの差分を、元のエフェルスブルクデータに再び加算した。
• . 標準校正源（3C286、3C138、3C48）を用いた校正手順により、機器由来偏光を1%未満のレベルまで補正した。主校正には3C286が用いられた。
• . 最終的なマップは、補正済みエフェルスブルクデータと補間されたドゥインゲルーンデータを統合することで作成され、全強度および偏光強度の両方で絶対校正が保証された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 . エフェルスブルク望遠鏡の高感度・高分解能1.4 GHz偏光データを、低分解能ではあるが絶対校正済みのドゥインゲルーン調査データを用いて、どのように絶対校正できるか？
• RQ2 . スプライスな低分解能偏光データ（ドゥインゲルーン）を高分解能マップグリッド（エフェルスブルク）に再グリッド化する際、歪みを最小限に抑える補間手法は何か？
• RQ3 . 単一望遠鏡偏光測定における機器由来偏光を1%以下まで補正するには、どのような手順が必要か？
• RQ4 . 高分解能エフェルスブルクデータと大規模ドゥインゲルーンデータを組み合わせることで、従来の混在やビームスメアリングによって隠れていた、微弱で広がった銀河系偏光構造をどの程度まで明らかにできるか？
• RQ5 . 偏光データの絶対校正が、銀河のハロー領域における磁場構造の解釈にどのように影響を及えるか？

主な発見

• . サーベイは、全強度で15 mK T_B、線形偏光で8 mK T_Bの感度を達成し、混在限界に近づいた。
• . 距離加重補間法（exp(−αℛ), α = 1, R = 6°）は、ドゥインゲルーン偏光データをエフェルスブルクグリッドに再構築する際に、顕著な歪みを引き起こさず、立方スプライン補間を上回る性能を示した。
• . 結合されたエフェルスブルク－ドゥインゲルーンマップは、ドゥインゲルーンのビームに押し潰されていたエフェルスブルクデータの小スケール偏光構造を明らかにした一方で、大規模な偏光放射を保持した。
• . 偏光方位角マップは、電場ベクトル位置角が結合マップで安定的かつ一貫性を示しており、成功した絶対校正を示している。
• . UおよびQマップを小スケールおよび大スケール成分に分解でき、相対的偏光強度マップの算出が可能になった。
• . 偏光データの絶対校正は、広範囲にわたる領域で偏光ベクトルの一貫性が保たれ、校正後に電場位置角の変動が最小限に抑えられていることから、妥当性が検証された。